前 言
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是把變電所安裝在各條線路上的電能計(jì)量表及主變壓器電能表讀數(shù)，在同一時(shí)間或人工隨機(jī)選定的時(shí)間抄錄下來，并及時(shí)準(zhǔn)確的傳送到電力管理部門的主控計(jì)算機(jī)。電力管理部門的工作人員能夠?qū)κ盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)供電量異常，分析原因及時(shí)調(diào)整，最大限度的減少電量損失。個別用戶可能偷電現(xiàn)象比較嚴(yán)重，檢查時(shí)又無法取得證據(jù)，給電廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。更有甚者，打起偷盜變壓器的主意，給供電部門造成了具大的經(jīng)濟(jì)損失。如何對可疑用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)用電監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)用電異常及時(shí)報(bào)警，如何防在有人偷盜變壓器時(shí)給相應(yīng)管理部門及時(shí)的報(bào)警，以成為供電部門亟待解決的問題。
目前各變電所每天有專人定時(shí)用統(tǒng)一表格抄寫各線路及主變電能表讀數(shù)，每周電力銷售中心派專車專人去各變電所收取其報(bào)表，回來后人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這種傳統(tǒng)方式，既耗費(fèi)大量的人力物力，又無法避免手工抄寫和計(jì)算帶來差錯，更重要的是對數(shù)據(jù)的處理分析也滯后一周，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。
針對以上問題南京崇茂科技有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)了遠(yuǎn)程無線自動抄表系統(tǒng)。本系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)抄表終端采用了當(dāng)今先進(jìn)的FLASH閃存技術(shù)、其單片機(jī)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、在抗干擾和避免死機(jī)方面采用了看門狗電路技術(shù)、在數(shù)據(jù)傳輸方面采用了當(dāng)今成熟的GPRS無線數(shù)字通信技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性；另外在用電數(shù)據(jù)分析中采用了先進(jìn)的運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌分析，不但能及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電網(wǎng)絡(luò)所出現(xiàn)的異常問題，對盜電，盜變壓器給予及時(shí)有效的報(bào)警，而且對今后工作的決策也能提供有力的支持。
一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)即無線遠(yuǎn)程自動抄表子系統(tǒng)和通信管理系統(tǒng)和用電分析管理子系統(tǒng)。
1.1、電力遠(yuǎn)程自動抄表子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)包括無線遠(yuǎn)程抄表終端和手持紅外抄表儀兩部份。
抄表終端由單片機(jī)、工業(yè)級無線數(shù)傳模塊、485通訊接口模塊和抄表控制軟件組成。
1.2、通信管理子系統(tǒng)
通信管理子系統(tǒng)由工控機(jī)、無線數(shù)傳裝置、打印機(jī)和遠(yuǎn)程抄表管理軟件組成。
1.3、用電分析管理子系統(tǒng)
對用電客戶進(jìn)行管理，利用無線遠(yuǎn)程抄表數(shù)據(jù)，通過運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)和統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)來及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
二、系統(tǒng)組成
2.1 無線遠(yuǎn)程抄表終端
本終端由定制的箱體掛裝在變壓器上。并對變壓器出口端進(jìn)行封裝保護(hù)，非法用戶打開封裝將觸發(fā)報(bào)警。多功能電量通過485與單片機(jī)相連。單片機(jī)通過RS232與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終相連。電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。實(shí)現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到配電中心；同時(shí)，還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對電表進(jìn)行控制操作。
2.2 通信管理子系統(tǒng)
配電中心服務(wù)器申請配置固定IP地址，采用省移動通信公司提供的APN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于APNN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
配電中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到配電中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
配電中心計(jì)算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計(jì)費(fèi)管理，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電力局的合法收益。
2.3 用電分析管理子系統(tǒng)
針對用戶客戶進(jìn)行管理，按月計(jì)算電量、按費(fèi)率進(jìn)行出帳，對抄上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2.4 GPRS通信選擇
抄表終端使用移動通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時(shí)配電中心對各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理。各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)運(yùn)行系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的電表數(shù)據(jù)。
凡電力局授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
1)、電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)必須使用移動統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與配電中心的數(shù)據(jù)通信功能。
2)、用戶登記：符合電力局的規(guī)定。
推薦市縣級配電中心通過APN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都保障.
2.5 系統(tǒng)安全措施
由于電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
1)、APN專網(wǎng)模式：利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN進(jìn)行綁定，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡才能訪問專用APN。普通手機(jī)號的GPRS終端無法呼叫專門的APN。
2)、對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個移動終端分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動終端將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
三．系統(tǒng)詳細(xì)功能
3.1 抄表終端主要功能
u 數(shù)據(jù)采集：
Ø Ua、Ub、Uc、Uab、Uac、Ucb、Ia、Ib、Ic、In三相有功功率及總有功功率；
Ø 總無功功率；
Ø 三相功率因數(shù)及總功率因數(shù)；
Ø 最大需量（總有功功率）及發(fā)生時(shí)間；測量周期為一個月。
Ø 凍結(jié)電量和凍結(jié)時(shí)間及三個時(shí)間段（停用時(shí)間、備用時(shí)間、使用時(shí)間）（以分鐘為單位，累計(jì)到一個月）；當(dāng)終端為停電狀態(tài)為停用時(shí)間；當(dāng)三個電流均小于啟動電流時(shí)為備用時(shí)間；其余時(shí)間為使用時(shí)間；當(dāng)日三個時(shí)間段隨定時(shí)抄收和主動抄收一并上傳給上位系統(tǒng)，當(dāng)月三個時(shí)間段隨表數(shù)一起凍結(jié)，在凍結(jié)電量抄收時(shí)一起抄回。
u 報(bào)警功能：
Ø 斷相報(bào)警；
Ø 失壓報(bào)警；
Ø 過壓報(bào)警；
Ø 欠壓報(bào)警；
Ø 計(jì)量箱門開關(guān)報(bào)警；
Ø 互感器二次接線盒開關(guān)報(bào)警；
Ø 停電報(bào)警；
Ø 上電報(bào)警；
Ø 超CT比值報(bào)警；
Ø 功率因數(shù)異常報(bào)警
Ø 數(shù)據(jù)采集異常報(bào)警
u 設(shè)置功能
Ø 內(nèi)部帶有日期和時(shí)間時(shí)鐘，并支持上位系統(tǒng)對時(shí)功能。
Ø 貯存當(dāng)前月的凍結(jié)電量和凍結(jié)時(shí)間及三個時(shí)間段；并支持上位系統(tǒng)的凍結(jié)日設(shè)置功能。
Ø 凍結(jié)日時(shí)間只需設(shè)定日、時(shí)、分、秒。每月到凍結(jié)時(shí)間時(shí)自動凍結(jié)數(shù)據(jù)。
Ø 未到本月凍結(jié)時(shí)間時(shí)，傳送給上位系統(tǒng)的凍結(jié)數(shù)據(jù)均為上月數(shù)據(jù)。
Ø 紅外抄收儀能抄收到電表號、總有功電量、總無功電量、三相電壓、三相電流、抄收時(shí)間。 對同一電表抄收時(shí)，后抄收成功的紀(jì)錄要覆蓋前一次的紀(jì)錄。
Ø 紅外抄收儀可以保存100條記錄。
3.2 通信管理子系統(tǒng)和用電管理子系統(tǒng)
u 數(shù)據(jù)召測及顯示模塊
Ø 即時(shí)手工召測功能
召測及顯示內(nèi)容包括：
電表讀數(shù)；
A、B、C三相相電壓、線電壓；
A、B、C三相相電流、線電流、中線電流；
A、B、C三相有功功率；
A、B、C三相功率因數(shù)、總功率因數(shù)；
視在功率、總有功功率、總無功功率；
頻率；
電表終端時(shí)間；
凍結(jié)電量和凍結(jié)時(shí)間及三個時(shí)間段（停用時(shí)間、備用時(shí)間、使用時(shí)間(以分鐘為單位，累計(jì)到一個月，以凍結(jié)時(shí)間為切斷點(diǎn))；
當(dāng)日三個時(shí)間段隨定時(shí)抄收和主動抄收一并上傳，當(dāng)月三個時(shí)間段隨表數(shù)一起凍結(jié)，在凍結(jié)電量抄收時(shí)一起抄回。最大需量及發(fā)生時(shí)間；
Ø 定時(shí)自動召測功
